知识扩展---遗传病基因检测与ACMG分级

作者，Evil Genius

这一篇来点不一样的。

ACMG，全称为American College of Medical Genetics and Genomics美国医学遗传学与基因组学学会。 ACMG制定关于孟德尔遗传病变异解读标准与指南（什么发生了变异，变异到什么程度 → 可能导致疾病的发生），提出了28条独立的诊断证据和最终判定的5条诊断结论，辅助医生的临床实践。

ACMG发展历程

ACMG指南评估变异证据的方法仅适用于在临床诊断实验室中具有疑似遗传(主要指孟德尔遗传)疾病患者的变异,并不适用于解读体细胞变异、药物基因组(PGx)变异、或者是多基因非孟德尔复杂疾病相关的基因变异。

数据库的使用

目前人类基因组中大量变异不断被发现, 且已被许多数据库广泛收录. 当临床实验室需要对某一变异进行分类并出具报告时, 可在已有的数据库及发表的文献中寻找到有价值的参考信息。

ACMG指南评估位点致病性的证据来源共有8类：

• 人群数据（Population data）
• 预测结果（Computational and predictive data）
• 基因功能（Functional data）
• 连锁分析（Segregation data）
• 新发变异（De novo data）
• 等位基因（Allelic data）
• 其他数据库收录（Other database）
• 其他来源（Other data）

每一类证据又按照致病标准和良性标准进行不同等级的划分。其中数据库的证据强度对应关系表如下：

单一变异位点的致病等级，统计方法如下：

参考文献

突变被定义为核苷酸序列的永久性变化，而多态性被定义为频率超过1%的变异。然而，被广泛使用的术语“突变”和“多态性”，由于分别对致病作用和良性作用的假设不正确，常常导致混淆。因此，建议将这两个术语替换为带有以下修饰语的术语“变体”：(i)致病性的，（ii）可能致病性的，（iii）不确定的重要性，（iv）可能良性的，或(v)良性的。

Population databases

当使用数据库时，临床实验室应该(i)确定数据库更新的频率，是否支持数据管理，以及使用什么方法进行管理；（ii）确认HGVS命名法的使用，并确定用于命名变异的基因组构建和转录物参考；（iii）确定对数据进行分析准确性验证的程度，并评估为评估数据准确性而提供的任何质量指标，这可能需要阅读相关资料；（iv）确定所列观测值的来源和独立性。

计算机（计算机）预测程序

错义改变的影响取决于诸如氨基酸或核苷酸的进化保守性、蛋白质序列中的位置和背景以及氨基酸取代的生化后果等标准。这些标准的一个或组合的测量用于评估错义变化的预测影响的各种计算机算法中。一些研究已经评估了现有预测软件的性能，将它们相互比较，并评估它们预测“已知”致病变异的能力。

序列变异的标准

评分规则

PVS1 null variants（"Null variants"指的是那些可能导致基因功能完全丧失的变异类型）。

某些类型的变异（例如，无义、移码、典型±1或2剪接位点、起始密码子、单外显子或多外显子缺失）通常可以被认为通过缺乏转录或无义介导的改变转录物的衰变导致基因产物完全缺失而破坏基因功能。 在遗传学中，如果一个变异被预测或证实会导致基因编码的蛋白质完全失去功能，那么这个变异就被认为是一个null variant。例如，无义突变（nonsense mutation）会导致蛋白质合成提前终止，产生一个截短的、通常没有功能的蛋白质；移码突变（frameshift mutation）会改变蛋白质的阅读框架，导致其后所有的氨基酸序列发生改变，通常也会导致蛋白质失去功能；剪接位点的变异可能会影响RNA的正确剪接，进而影响蛋白质的功能；起始密码子变异可能会阻止蛋白质的合成；而大片段的缺失则可能会导致整个基因或其重要部分丢失，从而失去功能。 然而，在将这些变异归类为致病性时，必须谨慎考虑以下原则： （1）当将这些变异归类为致病性时，必须确保Null variants是一种已知的致病机制，与疾病的既定遗传模式相一致。 （2）最具致病性的3 '截断变异体下游的截断变异体时也必须谨慎。 （3）对于剪接位点变异，该变异可能导致外显子跳跃、缩短或内含子物质，这是由于使用替代供体/受体位点或创建新位点的结果。虽然预计剪接位点变异会导致null variants，但确认影响需要通过RNA或蛋白质分析进行功能分析。 （4）考虑到替代基因转录本的存在，了解哪些是生物学相关的，以及产物在哪些组织中表达，是很重要的。如果截断变异仅限于一个或不是所有的转录本，那么考虑到其他蛋白质同种异构体的存在，必须谨慎过度解释变异的影响.

PS1错义突变

重要的是评估变异可能通过特定的DNA变化直接起作用的可能性

PS2 PM6 de novo variants

PS3 BS3 functional studies

功能研究是支持致病性的有力工具；然而，并不是所有的功能研究都能有效地预测对基因或蛋白质功能的影响。

另一方面，一些功能分析可能不太一致的预测变异对蛋白质功能的影响。为了评估功能分析的有效性，必须考虑功能分析反映生物环境的密切程度。

PS4 PM2 BA1 BS1 BS2 variant frequency and use of control populations

评估一种变异在对照或一般人群中的发生频率，有助于评估其潜在致病性。

Odds ratios（ORs）或相对风险是衡量基因型（即基因组中存在的变异）和表型（即受疾病/结果的影响）之间相关性的指标，可用于孟德尔疾病或复杂性状。

PM1突变热点和/或关键和完善的功能域

已知某些蛋白质结构域对蛋白质功能至关重要，迄今为止发现的这些结构域的所有错义变异均具有致病性。这些域也必须缺乏良性变异。此外，在基因特征不太明确的区域，突变热点也有报道，其中一个或几个邻近残基的致病变异被观察到的频率更高。这两种证据均可视为中度致病性证据。

PM3 BP2顺/反式测试

检测亲本样本以确定变异是发生在顺式（基因的相同拷贝）还是反式（基因的不同拷贝）中，对于评估致病性很重要。例如，当在一种隐性疾病的基因中发现两个杂合变异体时，如果已知一个变异体是致病性的，那么确定另一个变异体是反式的，可以被认为是后一个变异体致病性的中度证据（PM3）。此外，如果多次观察到该变异与其他致病变异相互作用，这一证据可能会升级为有力证据。然而，如果变异存在于一般人群中，则需要一种统计方法来控制随机共发生。相比之下，发现cis的第二种变体虽然不是决定性的，但可以支持良性作用（BP2）的证据。在隐性基因中鉴定的两个杂合变异体的致病性不确定的情况下，变异的顺式与反式性质的确定不一定提供关于任何一种变异的致病性的额外信息。然而，如果在cis中发现变异，则基因的两个拷贝都受到影响的可能性就会降低

在显性疾病的背景下，反式变异与致病变异的检测可被视为良性影响（BP2）的支持证据，或者在某些发达的疾病模型中，甚至可以被视为独立证据，如已被验证用于评估CFTR变异。

PM4 BP3蛋白长度因移码缺失/插入而改变，并停止损失

一个或多个氨基酸的缺失或插入，以及通过将终止密码子改变为氨基酸密码子来延长蛋白质（例如，停止损失变体），与由于蛋白质长度变化而导致的单独错义改变相比，更有可能破坏蛋白质的功能。因此，帧内缺失/插入和停止丢失被认为是中度致病性的证据。缺失、插入或延伸越大，缺失区域的氨基酸越保守，支持致病性的证据就越充分。相比之下，帧内重复区域的小缺失/插入，或在进化中不太保守的区域，不太可能是致病的。

一个或多个氨基酸的缺失或插入，以及通过将终止密码子改变为氨基酸密码子来延长蛋白质（例如，停止损失变体），与由于蛋白质长度变化而导致的单独错义改变相比，更有可能破坏蛋白质的功能。因此，移码缺失/插入和停止丢失被认为是中度致病性的证据。缺失、插入或延伸越大，缺失区域的氨基酸越保守，支持致病性的证据就越充分。相比之下，移码重复区域的小缺失/插入，或在进化中不太保守的区域，不太可能是致病的。

PM5 novel missense at the same position

与另一种致病性错义突变（如Trp38Ser和Trp38Leu）发生在同一位置的新的错义氨基酸变化被认为是中等证据，但不能假定是致病性的。如果新变异与已确定的致病性错义变异相比更为保守，则尤其如此。此外，不同的氨基酸变化可能导致不同的表型。例如，FGFR3基因Lys650残基的不同替换与多种临床表型相关：p.Lys650Gln或p.Lys650Asn导致轻度软骨发育不全；p.Lys650Met导致严重软骨发育不全伴发育迟缓和黑棘皮病；2型嗜盐性发育不良是一种致命性骨骼发育不良，由p.Lys650Glu引起。

PP1 BS4 segregation analysis

PP2 BP1 variant spectrum

许多基因有明确的致病和良性变异谱。对于那些错义变异是疾病常见原因的基因，在基因中很少有良性变异，一个新的错义变异可以被认为是致病性的支持证据（PP2）。相比之下，对于截断变异是唯一已知变异致病性机制的基因，错义变异可以被认为是良性影响的支持证据（BP1）。例如，ASPM中的截短变异是该基因的主要致病变异类型，导致常染色体隐性原发性小头畸形，并且该基因具有很高的错义多态性变异率。因此，ASPM中的错义变异可以被认为具有这种良性影响的支持证据。

PP3 BP4计算机数据

不要高估计算证据很重要，特别是考虑到不同的算法可能依赖于相同（或类似）的数据来支持预测，而且大多数算法尚未针对已确定的致病变异进行验证。

PP5 BP6 reputable source

BP5 alternate locus observations

BP7 synonymous variants

内容很多，我们慢慢来。

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